光纤知识大揭秘：从基础到深入

航鑫光电光谱分析石英光纤：通信与光谱测量的关键基石

在现代通信和光谱测量领域，光谱分析石英光纤作为关键基础材料，以其卓越的性能发挥着不可替代的作用。航鑫光电凭借多年在光纤技术领域的深耕，设计生产了涵盖抗紫外石英光纤、宽光谱石英光纤、近红外石英光纤、y 型石英光纤等多种类型的光纤产品，其专业化的光纤设计具备高通量特点，与公司的微型光谱仪、光纤光源及其他光谱配件协同，可搭建多种光谱测量系统。

光纤的构造与涂敷层类型

通讯用光谱分析石英光纤主要由玻璃制成，利用内部全反射原理传输光信号。其标准玻璃光纤直径为 125 微米，表面覆有 250 微米或 900 微米的树脂保护涂敷层，以增强耐用性。光纤中心传送光的部分为“纤芯”，周围包层折射率低于纤芯，有效限制光流失，保障光信号高效传输。

由于石英玻璃质地脆弱，通常会为其覆上保护涂层，常见的光纤涂敷层有以下三种：一次涂敷光纤：覆有直径为 0.25 毫米的紫外线固化丙烯酸树脂涂敷层。较小的直径有助于增加光缆内可容纳光纤的密度，应用极为广泛。二次涂敷光纤：又称紧包缓冲层光纤或半紧包缓冲层光纤。光纤表面覆有直径为 0.9 毫米的热塑性树脂，比 0.25 毫米的光纤更坚固且易于操作，常用于局域网布线及光纤数量较少的光缆。带状光纤：由 4 根、8 根或 12 根不同颜色的光纤组成，芯纤数最大可达 1000 根。光纤表层覆有紫外线固化丙烯酸脂材料，使用标准光纤剥套钳即可轻松去除涂敷层，便于多芯融接或取出单个光纤。采用多芯融接机可一次性融接，在光纤数量多的光缆中易于识别。

光纤种类及特性

根据光在光谱分析石英光纤中的传输模式，光纤可分为单模光纤（SMF）和多模光纤（MMF）。

多模光纤（MMF）

OM1 光纤或多模光纤（62.5/125）：早期在局域网中广泛应用。OM2/OM3 光纤（G.651 光纤或多模光纤（50/125））：G.651 主要用于局域网，不适用于长距离传输，但在 300 至 500 米范围内，是成本较低的多模传输光纤。多模光纤（50/125）纤芯的反射率从中心到包层逐渐改变，使多路光传输可在同一速度下进行。

单模光纤（SMF）

G.652（色散非位移单模光纤）：是世界上最普遍的单模光纤，可将波长在 1310nm 左右使信号变形的色散降至最低。1550nm 波长的工作窗口可用于短距离传输，或与色散补偿光纤或模块共同使用。G.652A/B 是基本的单模光纤，G.652C/D 是低水峰单模光纤。G.653（色散位移光纤）：可将 1550nm 波长左右的色散降至最低，从而使光损失降至最低。G.654（截止波长位移光纤）：通常称为低衰减光纤，主要应用于海底或地面长距离传输，如 400 千米无转发器的线路。G.655（非零色散位移光纤）：G.653 光纤在 1550nm 波长时色散为零，而 G.655 光纤具有集中的或正或负的色散，减少了 DWDM 系统中与相邻波长相互干扰的非线性现象的不良影响。第一代非零色散位移光纤每千米色散等于或低于 5ps/nm，使色散补偿更为简便；第二代非零色散位移光纤色散达到每千米 10ps/nm 左右，使 DWDM 系统的容量提高了一倍。G.656（低斜率非零色散位移光纤）：对色散的速度有严格要求，确保了 DWDM 系统中更大波长范围内的传输性能。G.657（耐弯光纤）：是 ITU - T 光纤系列中的最新成员，根据 FTTx 技术的需求及组装应用而生。G.657A 光纤与 G.652 光纤兼容，G.657B 光纤无需与传统单模光纤在连接上兼容。在 FTTx 技术中，只要光预算允许，理论上任何合适的光纤都可应用，但最常用的光纤为 G.652 和 G.657。

光纤的应用领域拓展

航鑫光电生产的光谱分析石英光纤除在通信领域发挥重要作用外，还在多个领域有广泛应用：高能光源传输：能够高效稳定地传输高能光源，为相关实验和工业生产提供可靠的光传输解决方案。光谱搭建：配合公司的微型光谱仪、光纤光源及其他光谱配件，可搭建多种光谱测量系统，满足不同的光谱分析需求。光源采集、光学测温：用于采集光源信号和进行光学测温，为科学研究和工业监测提供准确的数据。医学传感、激光治疗：在医学领域，可用于医学传感和激光治疗，为医疗技术的发展提供支持。

光纤接线技术剖析接线技术分类

光纤接线技术主要分为融接、机械绞接及连接器接线。融接和机械绞接属于永久性接线，而连接器接线可以反复拆装。光连接器接线主要用于光服务运用和维护中必须切换的接线点，其他场所多使用永久性接线。

接线损耗原理

光纤接线时，必须使光通过的纤芯部分正确对置和定位。接线损耗主要由以下原因引起：轴偏移：连接光纤之间的光轴偏移会导致接线损耗。在通用单模光纤中，接线损耗大约为轴偏移量的平方乘以 0.2 的值。例如，在光源波长为 1310nm 时，轴偏移量为 1μm，接线损耗约为 0.2dB。角度偏移：连接光纤的光轴之间存在角度偏移也会引起接线损耗。如融接前用光纤切割刀切断的断面角度变大，光纤会以倾斜状态接线，因此需特别注意。缝隙：光纤端面之间的缝隙会造成接线损耗。若用机械绞接连接的光纤端面没有正确贴合，就会出现这种情况。反射：光纤端面存在空隙时，由于光纤和空气的折射率不同，会因最大 0.6dB 程度的反射而引起接线损耗。为防止断光，清洁光连接器的光纤端面至关重要，同时也要注意清洁光纤端面以外的光连接器端面，避免因夹有垃圾而产生损耗。

融接的种类和原理

融接是利用电极棒之间放电产生的热能使光纤融化为一体的接线技术，主要分为以下两种方式：光纤芯调芯方式：在显微镜下观察光纤的芯线，通过图像处理进行定位，使芯线的中心轴一致后进行放电融接。采用配置双向观察摄影机的融接机从两个方向进行定位，确保融接精度。固定 V 型槽调芯方式：采用高精度 V 型槽排列光纤，利用融化光纤时表面张力产生的调芯效果进行外径调芯。随着制造技术的发展，光纤芯位置等的尺寸精度不断提高，该方式能够实现低损耗接线，主要用于多芯一次性接线。

融接作业注意事项

插入光纤保护套管：用于保护接线点露出的光纤，由于无法补插，务必在作业前插入。去除芯线涂敷层：使用剥套钳去除涂敷层，使光纤的玻璃部分露出。去除后要及时清理剥套钳上的涂敷层废屑并清洁刀刃。去除带状芯线涂敷层时，使用加热式剥套钳，将涂敷层加热 5 秒左右后再进行去除。清洁光纤：用乙醇清洁去除涂敷后的玻璃部分。若残留涂敷层废屑，融接时可能出现轴偏移，导致接线损耗增大。在多芯光纤的情况下，需用手指将光纤前端弹开，防止因酒精使光纤前端粘在一起，影响裁断效果。切断光纤：按照裁断光纤的操作步骤进行，裁断质量将决定融接时的损耗特性。为降低裁断不良，要注意清洁光纤切割刀的光纤拿持部和裁断刀刃，避免碰撞或触摸裁断后的光纤前端，防止光纤废屑到处乱洒。融接：按照融接机的操作步骤进行作业。若融接机的 V 型槽和夹具上有垃圾，会因轴偏移导致损耗异常，因此要充分清扫。具备接线前双向观察检查功能的融接机，可在接线前探测裁断状态的异常。若光纤呈弯曲状态，用手指轻轻捋直，使其朝下弯曲放置。融接部补强：在光纤融接部套上光纤保护套管，在加热机上进行芯线补强。移动芯线时，要避免光纤弯曲或扭曲，防止光缆破损断裂。设置光纤保护套管时，要使套管中心与接线部中心基本保持一致，进行芯线补强时，避免玻璃部分弯曲放置。

光纤的相关规定光纤参数规定

光纤芯直径：适用于多模光纤，指最接近光纤芯范围的外围圆的直径。该值越小越有利于实现宽带化，目前光纤芯直径一般为 50µm。模场直径 (MFD)：适用于单模光纤，表示传输模式的电场分布范围（光通道）的直径。由于单模光纤中光会泄露到包层范围，因此采用 MFD 规定。MFD 比光纤芯直径大，其值越小对校准精度的要求越高，连接的光纤之间 MFD 的差越大，接线损耗也越大。包层直径：指最接近包层表面的圆的直径。连接的光纤之间包层直径的差越大，接线损耗就越大。光缆截止波长：适用于单模光纤，若使用小于该值的波长，则不为单模。该值由光纤的折射率分布和芯尺寸等构造决定。屏蔽等级：为提高光纤结构的可靠性，通过给予整个光纤一定的伸长率，预先使低强度部分断裂。屏蔽等级表示该伸长率的值，值越大，光纤的可靠性越高。传输损耗：表示光纤传输光时两点之间光功率的减少值，计算公式为α = -(10/L) log (P2/P1)，其中 L 为光缆长度，P1 为入射光的功率，P2 为出射光的功率。该值越大，光功率减少越大，传输距离越短。传输频带：适用于多模光纤，表示基带传输函数的大小减少到某个规定值（6dB）的频率，即表示到某个频率为止能够使信号在不失真的状态下传输的值。该值越大，越能以高频率、大容量传输。零色散波长：适用于单模光纤，指波长色散为零的波长。若以波长色散绝对值较大的波长传输，色散和光脉冲失真会变大。将零色散波长设计在 1310nm 附近的光纤为通用 SM，设计在 1550nm 附近的为色散位移光纤 (DSF)。零色散斜率：适用于单模光纤，表示零色散波长的色散倾斜度。零色散斜率较大时，各种波长的色散绝对值通常也会变大。

光缆部分规定

最大允许张力：铺设光缆时可施加的最大张力，但铺设后不能一直保持该张力，需特别注意。最小允许弯曲半径：光缆能够弯曲的最小半径，铺设中和铺设后的要求不同。一般情况下，铺设中最小允许弯曲半径为光纤半径的 20 倍，铺设后为 10 倍。适用温度范围：室外使用时，适用温度范围一般为－20~＋60℃；室内使用时，为－10~＋40℃。防水特性率：地下铺设的光缆通常要求具备防水特性。不同的试验方法有不同的标准，一般在常温下连续 24 小时试验，以光缆内不会有 3m 以上的进水为标准，具体标准会因光缆构造而异。

光连接器规定

接线损耗：连接光纤时，光从一方光纤进入另一方光纤出现的损耗，计算公式为α = -10log (P2/P1) [dB]，其中 P1 为紧挨着接线部位前部的光功率，P2 为在接线部位反射的光功率。该值越大，反射的光功率越小，噪声越小。反射损耗：以数字表示到光连接器的入射光功率与在接线面反射的光功率的比值，计算公式为α = -10log (P3/P1) [dB]，其中 P1 为紧挨着接线部位前部的光功率，P3 为在接线部位反射的光功率。该值越大，反射的光功率越小，噪声越小。插芯的研磨方法：不同的插芯研磨方法会使连接器的接线特性有所不同。

光终接/接线箱、接头盒规定

防尘防水特性：光终接/接线箱、接头盒需针对一般外界固体和浸水加以保护（主要针对室外），保护分类以[JIS C 0920]中规定的 IP 代码表示。表示方法：IP54 表示防尘且针对水的飞沫加以保护；IP3X 表示针对直径为 2.5mm 以上的外界固体加以保护，省略针对水的保护；IPX7 表示省略针对外界固体的保护，即使浸水也不影响其正常工作。

光纤使用注意事项

光模块波长匹配：光纤跳线两端的光模块收发波长必须一致，即两端需使用相同波长的光模块，简单的区分方法是光模块颜色要一致。通常短波光模块使用多模光纤（橙色光纤），长波光模块使用单模光纤（黄色光纤），以保证数据传输的准确性。避免过度弯曲和绕环：光谱分析石英光纤在使用过程中不要过度弯曲和绕环，否则会增加光在传输过程中的衰减。保护光纤接头：光纤跳线使用后，一定要用保护套将光纤接头保护起来，防止灰尘和油污损害光纤的耦合。

光纤连接器及其他相关配件光纤连接器

光纤连接器按传输媒介可分为常见的硅基光纤的单模、多模连接器，以及以塑胶等为传输媒介的光纤连接器；按连接头结构形式可分为 FC、SC、ST、LC、D4、DIN、MU、MT 等多种形式；按光纤端面形状分有 FC、PC（包括 SPC 或 UPC）和 APC；按光纤芯数划分还有单芯和多芯（如 MT - RJ）之分。FC：圆型带螺纹，常用于光纤配线架，金属接头可插拔次数较多。ST：卡接式圆型，常用于布线设备端。SC：卡接式方型，路由器交换机上使用较多，采用工程塑料，耐高温且不易氧化。LC：与 SC 接头形状相似，但尺寸更小，常见于通信设备的高密度光接口板。MT - RJ：方型，一头双纤收发一体，是主要用于数据传输的下一代高密度光纤连接器。MU：以 SC 型连接器为基础，是世界上最小的单芯光纤连接器，采用 1.25mm 直径的套管和自保持机构，能实现高密度安装。

其他相关配件

适配器：也称法兰盘，用在 ODF 架上，用于光纤连接。耦合器：又称分歧器，是将光讯号从一条光纤中分至多条光纤中的元件，属于光被动元件。可分为标准耦合器、星状／树状耦合器、波长多工器等，制作方式有烧结、微光学式、光波导式三种，其中烧结式方法生产占多数（约 90％）。需要注意的是，很多人会把适配器当作耦合器，这是错误的。

航鑫光电的光谱分析石英光纤产品凭借多样化的类型、优良的性能和广泛的应用领域，在通信和光谱测量等领域展现出了卓越的价值。深入了解光纤的相关知识，对于正确使用和维护光纤系统，充分发挥其性能具有重要意义。

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